本文主要分析机器人核心零部件中的电机、传感器、丝杠和减速器,它们分别负责驱动、感知、精密运动控制和动力传输,在工业机器人和人形机器人中均发挥着至关重要的作用。
机器人核心零部件的介绍及全球贸易分析
一、电机
1.电机的介绍及分类
电机一般由定子、转子、绕组等部分组成,是一种将电能转换为机械能的装置,在机器人系统中起到驱动作用。电机通过控制电流、磁场和转子运动,使机器人实现精确的运动控制,包括关节旋转、直线运动和复杂协调动作。
常见的电机主要包括直流电机(空心杯电机)、步进电机和伺服电机等。按照控制方式分为驱动电机和控制电机;按照工作电源分为直流电机和交流电机。
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2.具有代表性的电机海关代码
联合国商品贸易统计数据库可能涉及的海关代码有:
直流电动机,输出功率≤750W(海关代码为850131;以下简称:小功率电机)
直流电动机,750W<输出功率≤75kW(海关代码为850132;以下简称:中功率电机)
半导体基换能器(海关代码为854151):包括电机中的半导体控制元件等
主要用于8501和8502机器的零件(海关代码为850300;以下简称:相关零件):涵盖机器人电机关键零件
3.电机的贸易分析
根据联合国商品贸易统计数据库,2013年至2024年期间,三类货品的全球进出口额均呈现波动上升趋势。相关零件(海关代码为850300)进出口额最大且波动较大。2024年,相关零件的全球出口额和全球进口额分别为251.66亿美元和238.36亿美元,贸易顺差为13.3亿美元。
在相关零件的出口贸易中,自2013年以来,中国始终是第一出口大国。2024年,中国对相关零件的出口额为75.55亿美元,占相关零件总出口额的30%,较2023年增长6.5%;其次为德国,出口额为20.81亿美元,占比仅为8.3%。
进口方面,美国以38.32亿美元的进口额超过德国成为该产品的第一进口大国,占相关零件总进口额的16.1%,较2023年增长19%;而墨西哥进口额为9.33亿美元,较去年下降30.3%;瑞典相较其他国家进口额较小,但增长率最大,为77.7%。
二、传感器
1.传感器的介绍及分类
传感器相当于机器人的“感官”,是机器人用于将对内外环境的感知信号(如光、力、温度、声音等)转换为电信号输出的装置,主要分布于机器人传感系统,赋予机器人环境感知、交互与自主决策能力。
机器人传感器可分为内部传感器与外部传感器:
外部传感器:主要用于感知外部环境,包括视觉传感器、触觉传感器、声音传感器、环境传感器、超声波传感器、激光雷达等。
内部传感器:主要用于感知机器人自身的状态,如速度传感器、力与扭矩传感器、位置传感器、惯性传感器、电量与温度传感器等。
2.具有代表性的传感器海关代码
机器人常用的传感器可能涉及以下类别:
半导体基换能器(HS代码为854151):包括压力传感器、加速度计(惯性传感器)、力觉传感器、温度传感器等。
雷达设备(海关代码为852610):主要适用于激光雷达、环境传感器等。
未列名的测量或检验仪器、器具及机器(海关代码903180)
8524至8528所列其他装置或设备用零件(海关代码852990)
3.半导体基换能器的贸易分析
根据联合国商品贸易统计数据库,2022年至2024年,半导体基换能器(HS代码为854151)全球出口规模相对较小,从2022年的8.44亿美元增长至2024年的8.77亿美元。德国始终为半导体基换能器的第一出口国,2024年德国出口额为2.79亿美元,占半导体基换能器总出口额的31.8%,较2023年增长29.5%。
进口方面,2024年,半导体基换能器的全球进口额为8.55亿美元,略低于其出口额。其中马来西亚为第一进口国,进口额为2.78亿美元,占比为32.6%,较2023年下降29.4%。
4.雷达设备的贸易情况
根据联合国商品贸易统计数据库,2013年至2024年,雷达设备(海关代码为852610)的全球出口额始终大于全球进口额,全球贸易总额除2020年有较大波动外,保持高速增长,平均增长率为8.5%。2024年雷达设备的全球出口额为76.8亿美元,全球进口额为72.3亿美元,全球贸易总额为149.16亿美元。
出口方面,2024年,德国对雷达设备的出口额为15.61亿美元,占全球该产品总出口额的20.3%,较2023年增长了6.7%;其次是美国,以12.76亿美元的出口额排名第二,较2023年增长了18.4%;墨西哥的出口额仅为3.22亿美元,增长率高达100.3%。
进口方面,2024年雷达设备的全球进口额为72.3亿美元,其中美国、德国、日本为主要进口国家,进口额分别为13.77亿美元、7.97亿美元以及6.45亿美元,占比分别为19%、11%和8.9%。
三、减速器和丝杠
1.减速器的介绍及分类
减速器是机器人传动系统中的关键部件,主要用于降低电机的转速并增大输出扭矩,以满足机器人关节的精确控制需求。当前,工业机器人和人形机器人主要采用谐波减速器、RV减速器和行星减速器:
谐波减速器:体积小、精度高,常用于小型关节或轻载机器人。
RV减速器:刚性更强、承载能力更高,主要用于重载机器人和工业机械臂的关键部位。
行星减速器:采用齿轮传动方式,具有结构紧凑、传动效率高、扭矩承载能力适中等特点,能够满足协作机器人、AGV(自动导引运输车)、轻型工业机器人等应用场景的需求。
2.具有代表性的减速器海关代码
机器人减速器的海关代码主要集中在涉及齿轮装置和动力传动系统的类别,其中具有代表性的海关编码包括:
齿轮装置及其他变速装置(海关代码为848340;以下简称:滚珠螺杆传动装置)
相关零件(海关代码为850300)
3.丝杠的介绍及分类
丝杠主要用于机器人关节或直线驱动系统中,将旋转运动转换为直线运动,实现高精度定位。根据结构和工作原理,丝杠可分为:
滚珠丝杠:精度高,适用于高精度定位需求。
行星滚柱丝杠:承载能力高,适用于重载应用。
滑动丝杠(梯形丝杠):成本低,适用于中低精度应用。
螺旋丝杠:结构简单,适用于简单直线运动。
4.具有代表性的丝杠产品海关代码
根据中国海关总署的海关编码,丝杠的海关编码可能涉及:
单独带齿的轮等;8483货品的其他零件(海关代码为848390;以下简称:带齿的轮及零件)
滚珠螺杆传动装置(海关代码为848340)
5.减速器和丝杠的贸易分析
根据联合国商品贸易统计数据库,2013年至2024年,滚珠螺杆传动装置(海关代码为848340)和带齿的轮及零件(海关代码为848390)整体呈波动上升趋势。
滚珠螺杆传动装置:
出口:2024年全球出口额为219.99亿美元,主要出口国为德国(34.72亿美元,占比15.8%)和中国(34.06亿美元,占比15.5%)。
进口:2024年全球进口额为200.40亿美元,主要进口国为美国(34.45亿美元,占比17.2%)和中国(15.78亿美元,占比7.9%)。
带齿的轮及零件:
出口:2024年全球出口额为146.99亿美元,主要出口国为德国(33.07亿美元,占比22.5%)和中国(32.83亿美元,占比22.3%)。
进口:2024年全球进口额为158.57亿美元,主要进口国为美国(26.26亿美元,占比16.6%)和德国(23.12亿美元,占比14.6%)。
5.1滚珠螺杆传动装置的主要贸易国家
出口:德国和中国是主要出口国,2024年出口额分别为34.72亿美元和34.06亿美元。
进口:美国是主要进口国,2024年进口额为34.45亿美元。
5.2带齿的轮及零件的贸易分析
出口:德国和中国是主要出口国,2024年出口额分别为33.07亿美元和32.83亿美元。
进口:美国是主要进口国,2024年进口额为26.26亿美元。